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【摘 要】本文介绍了四层教学电梯模型的结构特点、操作功能及PLC控制软件的设计思想，提出具有一定推广价值并适用于高层电梯控制程序设计的编程方法。
【关键词】PLC；电梯；模块化程序；递推功能
0.引言
我们学院自1997年在广东省第一个开办电梯安装维修专业以来，随着新技术的应用和发展，教学的需要，我们自行设计、安装一台采用PLC控制的四层电梯教学模型。该设计既考虑实际电梯的操作功能，又兼顾了电梯教学演示的需要。
1.电梯模型的结构特点
（1）该模型为四层金属支架结构，支架内安装轿厢升降运动的“T”字钢轨、配重升降运动的槽钢导轨和各种检测接近开关的基板，正表面安装各层的呼叫按钮及楼层指示数码管的控制箱。
（2）该模型用一台双速交流电动机（变速比为24/6）作为拖动电机，电机拖动由减速器（变比为1/50）、绞轮、轿厢、配重构成的定滑轮组作升降运动，实现电梯的升降控制。
（3）每层楼厅设置了供乘客呼唤电梯的按钮，显示电梯停靠位置的七段数码管和运行方向指示灯，基站安装了消防开关和基站锁。
（4）轿内呼叫控制箱，控制面板由进入轿厢的乘客控制，并具有下列特点：①显示功能。包括：门厅呼叫显示、运行方向显示、电梯停靠位置显示。②控制按钮。包括：内呼选择按钮、直驶按钮、检修时慢上慢下按钮、开关门按钮。③选择开关。包括：手动/自动选择开关、检修开关、消号开关、急停开关等等。
2.电梯模型的操作功能
（1）手动方式，主要用于有司机操作的电梯控制及电梯的维护检修。
（2）自动方式，这是电梯的主要工作方式，具有下列功能：
1）厅外呼叫信号定向，电梯原地待命，根据厅外呼叫决定上行，还是下行。
2）顺向呼叫截梯，逆向呼叫记忆。呼叫信号的方向与电梯运行方向一致时，电梯到层停靠并消号，而呼叫信号的方向与电梯运行方向相反时，则先记忆这一呼叫信号，待反向运行时，电梯到层才平层消号。
3）最远程逆向截梯。当门厅有两个或两个以上的逆向呼叫时，电梯运行过程中，则直接驶上最远的逆向呼叫楼层停靠并消号，而非最远的逆向呼叫则要待电梯反向运行时才响应。
4）反向招唤电梯，当电梯只有一个逆向呼叫时，则电梯响应这一呼叫信号，到达该层后平层消号。
5）轿内呼叫优先于门厅呼叫。电梯轿厢内的乘客通过轿厢内操作面板选择目标楼层号，系统在当前的行进方向一致的前提下，优先厢内呼叫的选层要求。
3.PLC选型及I/O分配
电梯的逻辑控制由软件完成，我们选用了日本三菱公司的FX2N系列的PLC，电梯模型控制输入点为36点，输出为24点，考虑到预留一定的I/O余量，进一步丰富电梯模型功能的需要，因此，选用FX2N-80MR型可编程序控制器。
（1）FX2N-80MR基本单元输入继电器编号为X0-X7，X10-X17，X20-X27，X30-X37，X40-X47，共40点；输出继电器编号为Y0-Y7，Y10-Y17，Y20-Y27，Y30-Y37，Y40-Y47，共40点。
（2）I/O地址分配表见表1，表2。
表1 FX2N-80MR输入地址分配表
表2 FX2N-80MR输出地址分配表
4.PLC控制软件的设计
电梯电梯运行过程的PLC控制流程图如图1所示
图1
电梯模型的PLC控制，从总体上看，具有随机离散控制的特点。在梯形图设计时，依据电梯工作中不同的工作过程，划分成若干个功能模块，构成模块化程序。通过这样的划分，使梯形图的结构更为清淅，可读性更强，程序结构如图2所示。由于整体程序结构较为复杂，因此，本文仅对2个重要的具有创意功能模块梯形图的设计方法进行说明。
图2
4.1基站锁控制程序模块
梯形图如图3所示：
图3
图中触点说明：X16为手动/自动转换开关，X4为一楼平层开关，X26为基站锁开关。功能说明：电梯控制系统的启动： 当钥匙开关置“开”（X26=ON）的位置时，（M51=ON，Y36=ON），接通控制系统主回路的电源，系统启动，电梯门自动打开（Y35=ON），指示电梯位置的数码管发光（基站显示“1”，Y14、Y15=ON），电梯可以运行，电梯以何种工作方式运行（手动、自动、检修），则由进入厢内的乘客自行选择。电梯控制系统的关闭：只有当手动/自动转换开关处于手动位置（X16=ON），消号开关闭合（X24=ON），轿厢在基站（X4=ON）的状态时，钥匙开关置“OFF” （X26=OFF），厅门、轿厢门自动关闭（Y40=ON），关门到位（X37=ON）后延时一定时间（时间可调），控制系统主回路电源断开（Y36=OFF）后，才能使电梯处于关闭停车状态。这样就可以避免电梯正在运行时，基站有人擅自扭动钥匙开关引起电梯断电，乘客被困现象的发生，保证乘客的人身安全。
4.2电梯运行方向控制模块
图4
电梯有上升、下降二个运行方向，本文采用递推的方法设置电梯运行方向信号标志。电梯运行到达该层平层后是否继续前行，就要依据方向信号的输出情况来决定。若方向输出信号标志有输出，则表明电梯到达该层（顺向截梯平层）平层后继续前行，反之，电梯到层后平层待命。以上行运动方向信号控制加以说明：图4所示梯形图中，当二楼有上呼信号时，电梯从一楼上升到二楼平层后，是否继续向上前行，就依据M100是否保持输出，如果运行方向标志有输出，就说明电梯还需继续上行，反之亦然。其余各层如此类推，从而实现电梯运行方向信号的控制。
5.结论
PLC控制的四层电梯教学模型，外观结构、可视效果良好，能较好地满足教学演示的要求，其控制软件的设计也体现PLC功能丰富、编程和调试方便灵活的特点。电梯模型的研制成功，对改善电梯专业教学质量和PLC应用技术的开展起到一定的促进作用。
【参考文献】
[1]姚融融，周小蓉，陆铭，袁正明编著.电梯原理及逻辑排故.西安电子科技大学出版社，2004，3.
[2]三菱可编程序控制器FX2N使用手册.
【关键词】PLC；电梯；模块化程序；递推功能
0.引言
我们学院自1997年在广东省第一个开办电梯安装维修专业以来，随着新技术的应用和发展，教学的需要，我们自行设计、安装一台采用PLC控制的四层电梯教学模型。该设计既考虑实际电梯的操作功能，又兼顾了电梯教学演示的需要。
1.电梯模型的结构特点
（1）该模型为四层金属支架结构，支架内安装轿厢升降运动的“T”字钢轨、配重升降运动的槽钢导轨和各种检测接近开关的基板，正表面安装各层的呼叫按钮及楼层指示数码管的控制箱。
（2）该模型用一台双速交流电动机（变速比为24/6）作为拖动电机，电机拖动由减速器（变比为1/50）、绞轮、轿厢、配重构成的定滑轮组作升降运动，实现电梯的升降控制。
（3）每层楼厅设置了供乘客呼唤电梯的按钮，显示电梯停靠位置的七段数码管和运行方向指示灯，基站安装了消防开关和基站锁。
（4）轿内呼叫控制箱，控制面板由进入轿厢的乘客控制，并具有下列特点：①显示功能。包括：门厅呼叫显示、运行方向显示、电梯停靠位置显示。②控制按钮。包括：内呼选择按钮、直驶按钮、检修时慢上慢下按钮、开关门按钮。③选择开关。包括：手动/自动选择开关、检修开关、消号开关、急停开关等等。
2.电梯模型的操作功能
（1）手动方式，主要用于有司机操作的电梯控制及电梯的维护检修。
（2）自动方式，这是电梯的主要工作方式，具有下列功能：
1）厅外呼叫信号定向，电梯原地待命，根据厅外呼叫决定上行，还是下行。
2）顺向呼叫截梯，逆向呼叫记忆。呼叫信号的方向与电梯运行方向一致时，电梯到层停靠并消号，而呼叫信号的方向与电梯运行方向相反时，则先记忆这一呼叫信号，待反向运行时，电梯到层才平层消号。
3）最远程逆向截梯。当门厅有两个或两个以上的逆向呼叫时，电梯运行过程中，则直接驶上最远的逆向呼叫楼层停靠并消号，而非最远的逆向呼叫则要待电梯反向运行时才响应。
4）反向招唤电梯，当电梯只有一个逆向呼叫时，则电梯响应这一呼叫信号，到达该层后平层消号。
5）轿内呼叫优先于门厅呼叫。电梯轿厢内的乘客通过轿厢内操作面板选择目标楼层号，系统在当前的行进方向一致的前提下，优先厢内呼叫的选层要求。
3.PLC选型及I/O分配
电梯的逻辑控制由软件完成，我们选用了日本三菱公司的FX2N系列的PLC，电梯模型控制输入点为36点，输出为24点，考虑到预留一定的I/O余量，进一步丰富电梯模型功能的需要，因此，选用FX2N-80MR型可编程序控制器。
（1）FX2N-80MR基本单元输入继电器编号为X0-X7，X10-X17，X20-X27，X30-X37，X40-X47，共40点；输出继电器编号为Y0-Y7，Y10-Y17，Y20-Y27，Y30-Y37，Y40-Y47，共40点。
（2）I/O地址分配表见表1，表2。
表1 FX2N-80MR输入地址分配表
表2 FX2N-80MR输出地址分配表
4.PLC控制软件的设计
电梯电梯运行过程的PLC控制流程图如图1所示
图1
电梯模型的PLC控制，从总体上看，具有随机离散控制的特点。在梯形图设计时，依据电梯工作中不同的工作过程，划分成若干个功能模块，构成模块化程序。通过这样的划分，使梯形图的结构更为清淅，可读性更强，程序结构如图2所示。由于整体程序结构较为复杂，因此，本文仅对2个重要的具有创意功能模块梯形图的设计方法进行说明。
图2
4.1基站锁控制程序模块
梯形图如图3所示：
图3
图中触点说明：X16为手动/自动转换开关，X4为一楼平层开关，X26为基站锁开关。功能说明：电梯控制系统的启动： 当钥匙开关置“开”（X26=ON）的位置时，（M51=ON，Y36=ON），接通控制系统主回路的电源，系统启动，电梯门自动打开（Y35=ON），指示电梯位置的数码管发光（基站显示“1”，Y14、Y15=ON），电梯可以运行，电梯以何种工作方式运行（手动、自动、检修），则由进入厢内的乘客自行选择。电梯控制系统的关闭：只有当手动/自动转换开关处于手动位置（X16=ON），消号开关闭合（X24=ON），轿厢在基站（X4=ON）的状态时，钥匙开关置“OFF” （X26=OFF），厅门、轿厢门自动关闭（Y40=ON），关门到位（X37=ON）后延时一定时间（时间可调），控制系统主回路电源断开（Y36=OFF）后，才能使电梯处于关闭停车状态。这样就可以避免电梯正在运行时，基站有人擅自扭动钥匙开关引起电梯断电，乘客被困现象的发生，保证乘客的人身安全。
4.2电梯运行方向控制模块
图4
电梯有上升、下降二个运行方向，本文采用递推的方法设置电梯运行方向信号标志。电梯运行到达该层平层后是否继续前行，就要依据方向信号的输出情况来决定。若方向输出信号标志有输出，则表明电梯到达该层（顺向截梯平层）平层后继续前行，反之，电梯到层后平层待命。以上行运动方向信号控制加以说明：图4所示梯形图中，当二楼有上呼信号时，电梯从一楼上升到二楼平层后，是否继续向上前行，就依据M100是否保持输出，如果运行方向标志有输出，就说明电梯还需继续上行，反之亦然。其余各层如此类推，从而实现电梯运行方向信号的控制。
5.结论
PLC控制的四层电梯教学模型，外观结构、可视效果良好，能较好地满足教学演示的要求，其控制软件的设计也体现PLC功能丰富、编程和调试方便灵活的特点。电梯模型的研制成功，对改善电梯专业教学质量和PLC应用技术的开展起到一定的促进作用。
【参考文献】
[1]姚融融，周小蓉，陆铭，袁正明编著.电梯原理及逻辑排故.西安电子科技大学出版社，2004，3.
[2]三菱可编程序控制器FX2N使用手册.